JPH07115790A - ブラシレスモータの回転子位置検出方法およびその装置 - Google Patents

ブラシレスモータの回転子位置検出方法およびその装置

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JPH07115790A
JPH07115790A JP5281698A JP28169893A JPH07115790A JP H07115790 A JPH07115790 A JP H07115790A JP 5281698 A JP5281698 A JP 5281698A JP 28169893 A JP28169893 A JP 28169893A JP H07115790 A JPH07115790 A JP H07115790A
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voltage
brushless motor
voltages
frequency
detecting
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JP5281698A
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Hiroyuki Yamamoto
裕幸 山本
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Fujitsu General Ltd
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Fujitsu General Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 回転子位置検出回路において、必要なライン
数、配線工数の削減を図り、コネクタの誤挿入を防止す
る。 【構成】 ブラシレスモータ1の端子電圧に基づく回転
子位置検出方法であって、端子電圧U,Vの波形を第
1、第2の誘起電圧期間波形検出部13,20で検出
し、又端子電圧Uの最大電圧を電圧調整部14で分圧
し、前記波形と先の分圧電圧とを第1、第3の比較部1
5,21で比較して仮想中性点を抽出し、それを基準と
する信号の周波数を第1、第2の周波数検出部16,2
2で検出し、これにより鋸波発生部17,23で第1、
第2の鋸波信号を発生し、第1、第2の比較電圧発生部
18,24で仮想中性点の周波数を電圧に変換して分割
し、第1および第2の鋸波信号と分割された電圧とを第
2、第4の比較部19,25で比較して所定タイミング
パルスを得、組合せ部26により位置検出信号とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は空気調和機等のモータ
に用いるセンサレスDCブラシレスモータの回転子の位
置検出技術に係り、特に詳しくは回転子の位置検出に必
要なライン数を少なくて済むブラシレスモータの回転子
位置検出方法およびその装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】このセンサレスDCブラシレスモータ
(以下ブラシレスモータと記す)を回転制御するには、
例えば三相のブラシレスモータの場合、図3に示すブラ
シレスモータ1の回転子位置検出装置を必要とする。
【0003】同図において、この回転子位置検出装置
は、ブラシレスモータ1の電機子巻線の端子電圧(逆起
電力を含む;120度位相の異なる電圧)U,V,Wを
それぞれ積分するためのLPF(ローパスフィルタ)2
ないし4と、これら積分した信号のうち2つの信号を組
み合わせて所定抵抗比で合成するための分圧抵抗回路5
ないし7と、各端子電圧U,V,Wと分圧抵抗回路5な
いし7で合成した信号とをそれぞれ比較し、この比較結
果の信号(位置検出信号)Ua,Va,Waを出力する
コンパレータ部8,9,10とを備えている。
【0004】具体的に説明すると、各LPF2ないし4
で積分した信号をコンパレータ部8ないし10のオペレ
ーショナルアップの正入力端子にそれぞれ入力する一
方、各オペレーショナルアップの負入力端子には正入力
端子への入力信号以外の他の信号を組み合わせて合成し
た信号を入力する。この2つの信号をそれぞれ合成する
分圧抵抗回路5ないし7は所定値の抵抗R1ないしR6
からなり、この分圧抵抗回路5ないし7の抵抗比は電機
子巻線の端子電圧の中性点(端子電圧の1/2の位置に
対応する点)を基準として出力信号の位相遅れを補正す
るように設定してある。
【0005】これにより、ブラシレスモータ1の電機子
電圧(電機子巻線の端子電圧)U,V,Wが上記構成の
位置検出回路に入力しているものとすると、当該位置検
出回路からの出力信号Ua,Va,Waは各電機子巻線
の端子電圧U,V,Wに対して中性点を基準としてそれ
ぞれ位相90度(理想値)遅れたところで変化したもの
となる。
【0006】また、上記90度位相遅れの信号Ua,V
a,Waが制御回路(図示せず)に入力し、同制御回路
はブラシレスモータ1を120度通電形のパルス幅制御
方式で制御するために、入力された信号Ua,Va,W
aをブラシレスモータ1の回転子の位置検出信号として
用い、駆動回路11の複数のトランジスタを所定にオ
ン、オフ駆動する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ブ
ラシレスモータの回転子位置検出装置にあっては、三相
のブラシレスモータ1の場合3つの電機子巻線の端子電
圧U,V,Wを用いて回転子の位置検出信号を得ている
ため、3ラインの信号を処理する必要があり、どうして
もスペースをとり、かつ配線工数も多いという欠点があ
る。また、その3ラインの信号を入力するための接続コ
ネクタの誤挿入(接続ピンの誤挿入)、例えば逆に差し
込むといった問題点が生じ易い。
【0008】この発明は上記課題に鑑みなされたもので
あり、その目的はブラシレスモータの回転子の位置検出
に必要な信号のライン数を削減し、スペースをとらず、
配線工数の削減を図ることができ、またその位置検出に
必要なラインを接続するコネクタの誤挿入を少なくする
ことができるようにしたブラシレスモータの回転子位置
検出方法およびその装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明はブラシレスモータの電機子巻線の端子電
圧に基づいて同ブラシレスモータの回転子の位置を検出
するブラシレスモータの回転子位置検出方法であって、
前記ブラシレスモータの複数の電機子巻線の特定相に順
次励磁をかけ、同ブラシレスモータを回転制御する際、
各電機子巻線の端子電圧のうち、2つの電機子巻線の端
子電圧の誘起電圧期間の波形における仮想中性点をそれ
ぞれ抽出し、これら抽出した仮想中性点の周波数に基づ
いた鋸波信号をそれぞれ得るとともに、前記仮想中性点
を基準とする信号の周波数をそれぞれ電圧に変換し、該
変換電圧をそれぞれ所定に分割し、該分割した各電圧と
前記鋸波信号とをそれぞれ比較してタイミングパルスを
得、該タイミングを組み合わせて前記ブラシレスモータ
の回転子の位置検出信号を得るために必要なタイミング
の点弧タイミングパルスを得るようにしたことを要旨と
する。
【0010】
【作用】上記手段としたので、三相のブラシレスモータ
の場合、ブラシレスモータの複数の固定子巻線の端子電
圧(120度位相の異なる電圧)U,V,Wのうち、2
つの端子電圧の誘起電圧区間波形における仮想中性点が
抽出され、この2つの仮想中性点に基づいてそれぞれ3
つの所定タイミングパルスが得られる。
【0011】このようにして得られた6種類の所定タイ
ミングパルスの組合せにより、ブラシレスモータの回転
子の位置検出タイミングに対応する6種類の点弧タイミ
ングパルスが得られる。これら点弧タイミングパルスを
立ち上がりタイミング、および立ち下がりタイミングと
した三相の位置検出信号が得られる。
【0012】また、上記仮想中性点の周期毎に、上記三
相の位置検出信号を得ることができるため、ブラシレス
モータの回転周波数が変化しても、同回転周波数に対応
した位置検出信号が得られる。
【0013】
【実施例】この発明は、センサレスDCブラシレスモー
タ(以下、ブラシレスモータと記す)の電機子巻線の特
定相に順次励磁をかけ、同ブラシレスモータを回転制御
する際、複数の電機子巻線の端子電圧のうちの2つの端
子電圧の誘起電圧期間における波形(逆起電力の波形)
の仮想中性点をそれぞれ抽出し、これら仮想中性点の周
波数によって鋸波信号を得るとともに、それら仮想中性
点を基準とする信号の周波数を電圧に変換してそれぞれ
所定に分割して得た電圧と各鋸波信号とをそれぞれ比較
して所定タイミングパルスを得、これら所定タイミング
パルスを組み合わせてブラシレスモータの回転子の位置
検出信号のタイミングに対応する点弧タイミングパルス
を得る。
【0014】そのため、この発明によるブラシレスモー
タの回転子位置検出装置は図1に示す構成をしている。
なお、図中、図3と同一部分には同一符号を重複説明を
省略する。
【0015】図1において、この回転子位置検出装置
は、三相のブラシレスモータ1の電機子巻線の端子電圧
(誘起電圧)U,V,Wのうち、例えば端子電圧Uの最
大値を検出する最大電圧検出部12と、同端子電圧Uに
より電機子巻線に発生する誘起電圧期間の波形を検出す
る第1の誘起電圧波形検出部13と、その検出された最
大値(電圧;Vo)を分圧する電圧を得る電圧調整部1
4と、その検出された誘起電圧波形と電圧Voを分圧し
た電圧とを比較してその交点である仮想中性点a(図2
(a)に示す)を得る第1の比較部15と、この得られ
た仮想中性点aの周波数を検出する第1の周波数検出部
16と、この検出された周波数を元にして第1の鋸波信
号VS1を発生する第1の鋸波発生部(例えばLPF;
ローパルスフィルタ)17と、その得られた仮想中性点
aの周波数を電圧Vaに変換して所定に4分割する比較
電圧Va1ないしVa3を発生する第1の比較電圧発生
部18と、第1の鋸波信号VS1と比較電圧Va1ない
しVa3とを比較してそれらの交点をタイミングとして
出力する第2の比較部19と、端子電圧(誘起電圧)
U,V,Wのうち、例えば端子電圧Vにより電機子巻線
に発生する誘起電圧期間の波形を検出する第2の誘起電
圧波形検出部20と、この検出された誘起電圧波形と電
圧Voを分圧した電圧とを比較してその交点である仮想
中性点a(図2(b)に示す)を得る第3の比較部21
と、この得られた仮想中性点aの周波数を検出する第2
の周波数検出部22と、この検出された周波数を元にし
て第2の鋸波信号VS2を発生する第2の鋸波発生部
(例えばLPF;ローパルスフィルタ)23と、その得
られた仮想中性点aの周波数を電圧Vbに変換して所定
に4分割する比較電圧Vb1ないしVb3を発生する第
2の比較電圧発生部24と、第2の鋸波信号VS2と比
較電圧Vb1ないしVb3とを比較してそれらの交点を
タイミングパルスとして出力する第4の比較部25と、
これらタイミングパルスを組み合わせて回転子の位置検
出信号のタイミングに対応する点弧タイミングパルスを
出力する組合せ部26と、これら点弧タイミングパルス
によりその回転子の位置検出信号を出力する位置検出信
号出力部27とを備えている。
【0016】なお、第2および第4の比較部19,24
は例えば鋸波信号VS1,VS2の周期でそれぞれリセ
ット動作する。
【0017】次に、上記ブラシレスモータの回転子位置
検出装置の動作を図2のタイムチャート図を参照して詳
しく説明すると、まず三相のブラシレスモータ1を回転
制御する。
【0018】この場合、駆動回路11は従来同様に当該
制御装置からの制御信号(PWM信号)に基づいてブラ
シレスモータ1の電機子巻線に印加する電圧を出力し、
同ブラシレスモータ1の電機子巻線の特定相に順次励磁
をかける。すると、ブラシレスモータ1の複数の電機子
巻線の端子電圧(各電機子巻線による誘起電圧)U,
V,Wは例えば図2(a),(b)に示すような電圧波
形となる。
【0019】各電機子巻線の端子電圧U,V,Wのう
ち、例えば端子電圧Uが最大電圧検出部12および第1
の誘起電圧期間波形検出部13に入力し、最大電圧検出
部12は端子電圧Uの最大値Voを検出し、誘起電圧期
間波形検出部13は図2(a)に示す電圧波形Uの誘起
電圧期間の波形を検出する。
【0020】なお、端子電圧Uがチィッピングされてい
る場合には、同端子電圧Uまたはその誘起電圧期間の上
側波形のエンベローブを抽出してから、その最大値Vo
および誘起電圧期間の波形を検出する。
【0021】その最大値Voが電圧調整部14に入力さ
れて例えばVo/2とされ、このVo/2の電圧および
上記検出された誘起動電圧期間の波形が第1の比較部1
5に入力する。第1の比較部15はその誘起電圧期間の
波形とVo/2とを比較してその交点を検出し、この交
点を仮想中性点a(図2(a)に示す)として抽出す
る。なお、図2中、bはスパイク電圧である。
【0022】この仮想中性点aの検出信号が第1の周波
数検出部16に入力し、第1の周波数検出部16は仮想
中性点aの周波数を検出する。この周波数の検出信号が
第1の鋸波発生部17および第1の比較電圧発生部18
に入力し、第1の鋸波発生部17はその周波数の検出信
号に基づいて第1の鋸波信号VS1を発生する(図2
(c)に示す)。また、第1の比較電圧発生部18はそ
の周波数の検出信号を電圧Vaに変換し、この変換した
電圧Vaを4分割する電圧Va1(例えばVa/1
2),Va2(例えば7Va/12),Va3(例えば
11Va/12)を発生する(図3(b)の破線に示
す)。
【0023】上記発生された第1の鋸波信号VS1およ
び電圧Va1,Va2,Va3が第2の比較部19に入
力する。第2の比較部19は、例えばコンバレータで構
成されていることから、鋸波信号V1Sと電圧Va1,
Va2,Va3とをそれぞれ比較し、それら交点で立ち
下がる信号(Lレベル)V1,V2,V3を出力する
(図3(e)ないし(g)に示す)。なお、第2の比較
部19の出力は仮想中性点aの周期のリセット動作によ
りHレベルとなる。
【0024】一方、各電機子巻線の端子電圧U,V,W
のうち、例えば端子電圧Vが第1の誘起電圧期間波形検
出部20に入力しており、誘起電圧期間波形検出部20
は図2(b)に示す電圧波形Vの誘起電圧期間の波形を
検出する。なお、端子電圧Vがチィッピングされている
場合には、同端子電圧の誘起電圧期間の上側波形のエン
ベローブを抽出してから、その誘起電圧期間の波形を検
出する。
【0025】上記電圧調整部14で得られたVo/2の
電圧および上記検出された誘起動電圧期間の波形が第3
の比較部21に入力される。同第3の比較部21は、そ
の誘起電圧期間の波形とVo/2とを比較してその交点
を検出し、この交点を仮想中性点a(図2(b)に示
す)として抽出する。なお、同図中bはスパイク電圧で
ある。
【0026】この仮想中性点aの検出信号が第2の周波
数検出部22に入力し、この第2の周波数検出部22は
仮想中性点aの周波数を検出する。この周波数の検出信
号が第2の鋸波発生部23および第2の比較電圧発生部
24に入力し、第2の鋸波発生部23はその周波数の検
出信号に基づいて第2の鋸波信号VS2を発生する(図
2(d)に示す)。また、第2の比較電圧発生部24は
その周波数の検出信号を電圧Vbに変換し、この変換し
た電圧Vbを4分割する電圧Vb1(例えばVb/1
2),Vb2(例えば5Vb/12),Vb3(例えば
11Vb/12)を発生する(図2(d)の破線に示
す)。
【0027】上記発生された第2の鋸波信号VS2およ
び電圧Vb1,Vb2,Vb3が第4の比較部25に入
力する。第4の比較部25は、例えば3個のコンバレー
タで構成されていることから、第2の鋸波信号VS2と
電圧Vb1,Vb2,Vb3とをそれぞれ比較し、それ
ら交点で立ち下がる信号(Lレベル)V4ないしV6を
出力する(図2(h)ないし(j)に示す)。なお、上
記第2の比較部19と同様に、第4の比較部25の出力
は仮想中性点aの周期のリセット動作によりHレベルと
なる。
【0028】上記第2および第4の比較部19,25の
出力タイミングパルスV1ないしV6が組合せ部26に
入力しており、組合せ部26は各タイミングパルスV1
ないしV6により回転子の位置検出信号を得るに必要な
タイミングで点弧タイミングパルスを出力する。この点
弧タイミングパルスは、図示しないが、少なくとも各タ
イミングパルスV1ないしV6の立ち下がりを立ち上が
りとする6種類のパルス信号である。
【0029】この組合せ部26からの6種類のパルス信
号(点弧タイミングパルス)が位置検出信号出力部27
に入力する。位置検出信号出力部27は、例えば論理回
路等で構成されており、それら点弧タイミングパルスを
組み合わせて当該ブラシレスモータ1の回転子の位置検
出信号(図2(k)ないし(m)に示す)を出力する。
なお、組合せ部26および位置検出信号出力部27は1
つの論理回路としてもよい。
【0030】また、第2および第4の比較部19,25
はそれぞれ仮想中性点a毎にリセットを行うことから、
図2(e)ないし(j)に示すように、仮想中性点aの
周期毎に第2および第4の比較部19,20は新たなタ
イミングパルスを出力する。
【0031】したがって、その仮想中性点aの周期毎
に、回転子の位置検出信号が得られることから、例えば
当該ブラシレスモータ1の回転周波数が可変したとして
も、正確な位置検出信号を得ることができ、つまり常に
ブラシレスモータ1の回転数に対応した位置検出信号を
得ることができる。
【0032】なお、従来例と同様に、上記組合せ部21
からの三相の位置検出信号は図示しない当該制御装置に
入力し、同制御装置は入力位置検出信号に基づいてブラ
シレスモータ1を回転制御する制御信号(PWM信号)
を出力する。この制御信号が駆動回路11に入力する。
これにより、駆動回路11は複数のトランジスタを入力
制御信号に基づいてオン、オフしてブラシレスモータ1
の各電機子巻線に所定電圧を印加する。
【0033】このように、上記回転子位置検出装置にあ
っては、ブラシレスモータ1の複数の電機子巻線の端子
電圧のうちの2つの端子電圧に基づいて同ブラシレスモ
ータ1の回転子の位置を検出することができることか
ら、回転子の位置検出に必要な信号が2ラインで済み、
ひいてはスペースをとらず、配線工数の削減が図れる。
【0034】また、その位置検出信号の2ライン、つま
りブラシレスモータ1の端子電圧と回転子位置検出装置
を含む制御装置との接続ラインが2本であることから、
その接続のためのコネクタの誤挿入(接続ピンの誤挿
入)を少なくすることができ、誤動作や部品の破損を防
止することができる。
【0035】
【発明の効果】以上説明したように、この発明のブラシ
レスモータの回転子位置検出方法およびその装置によれ
ば、センサレスDCブラシレスモータの電機子巻線の特
定相に順次励磁をかけ、同ブラシレスモータを回転制御
する際、複数の電機子巻線の端子電圧のうちの2つの端
子電圧の誘起電圧期間における波形(逆起電力の波形)
の仮想中性点をそれぞれ抽出し、これら仮想中性点の周
波数によって鋸波信号を得るとともに、それら仮想中性
点を基準とする信号の周波数を電圧に変換してそれぞれ
所定に分割して得た電圧と各鋸波信号とをそれぞれ比較
して所定タイミングを得、これら所定タイミングを組み
合わせてブラシレスモータの回転子の位置検出信号のタ
イミングに対応する点弧タイミングパルスを得るように
したので、ブラシレスモータの回転子の位置検出に必要
なラインを2つに削減することができ、ひいてはスペー
スをとらず、配線工数の削減を図ることができる。
【0036】また、この発明によれば、位置検出に必要
なラインが2つであることから、位置検出信号を当該ブ
ラシレスモータの制御装置に入力するため、ラインの接
続コネクタとして2ラインのものとなり、コネクタの誤
挿入を少なくすることができ、ひいては誤動作や部品の
破損を防止することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を示すブラシレスモータの
回転子位置検出装置の概略的ブロック線図である。
【図2】図1に示すブラシレスモータの回転子位置検出
装置の動作を説明する概略的タイムチャート図である。
【図3】従来のブラシレスモータの回転子位置検出装置
の概略的ブロック線図である。
【符号の説明】
1 ブラシレスモータ(センサレスDCブラシレスモー
タ) 11 駆動回路 12 最大電圧検出部 13 第1の誘起電圧期間検出部 14 電圧調整部 15 第1の比較部 16 第1の周波数検出部 17 第1の鋸波発生部 18 第1の比較電圧発生部 19 第2の比較部 20 第2の誘起電圧期間検出部 21 第3の比較部 22 第2の周波数検出部 23 第2の鋸波発生部 24 第2の比較電圧発生部 25 第4の比較部 26 組合せ部 27 位置検出信号出力部 a 仮想中性点 b スパイク電圧 U,V,W 電機子巻線の端子電圧 VS1 第1の鋸波信号 VS2 第2の鋸波信号

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ブラシレスモータの電機子巻線の端子電
    圧に基づいて同ブラシレスモータの回転子の位置を検出
    するブラシレスモータの回転子位置検出方法であって、 前記ブラシレスモータの複数の電機子巻線の特定相に順
    次励磁をかけ、同ブラシレスモータを回転制御する際、
    各電機子巻線の端子電圧のうち、2つの電機子巻線の端
    子電圧の誘起電圧期間の波形における仮想中性点をそれ
    ぞれ抽出し、これら抽出した仮想中性点の周波数に基づ
    いた鋸波信号をそれぞれ得るとともに、前記仮想中性点
    を基準とする信号の周波数をそれぞれ電圧に変換し、該
    変換電圧をそれぞれ所定に分割し、該分割した各電圧と
    前記鋸波信号とをそれぞれ比較してタイミングパルスを
    得、該タイミングを組み合わせて前記ブラシレスモータ
    の回転子の位置検出信号を得るために必要なタイミング
    の点弧タイミングパルスを得るようにしたことを特徴と
    するブラシレスモータの回転子位置検出方法。
  2. 【請求項2】 三相のブラシレスモータの電機子巻線の
    端子電圧に基づいて同ブラシレスモータの回転子の位置
    を検出するブラシレスモータの回転子位置検出方法であ
    って、 前記ブラシレスモータの3つの電機子巻線の特定相に順
    次励磁をかけ、同ブラシレスモータを回転制御する際、
    各電機子巻線の端子電圧のうち、2つの電機子巻線の端
    子電圧の誘起電圧期間の波形をそれぞれ検出するととも
    に、これら誘起電圧期間における仮想中性点をそれぞれ
    抽出して同仮想中性点の周波数を検出し、該周波数に基
    づいた第1および第2の鋸波信号をそれぞれ得るととも
    に、前記各周波数をそれぞれ電圧に変換し、該変換電圧
    をそれぞれ所定に分割し、該分割した各電圧と前記第1
    および第2の鋸波信号とをそれぞれ比較してタイミング
    を得、該タイミングを組み合わせて前記ブラシレスモー
    タの回転子の位置検出信号を得るために必要なタイミン
    グの点弧タイミングパルスを得るようにしたことを特徴
    とするブラシレスモータの回転子位置検出方法。
  3. 【請求項3】 三相のブラシレスモータの電機子巻線の
    端子電圧に基づいて同ブラシレスモータの回転子の位置
    を検出するブラシレスモータの回転子位置検出装置であ
    って、 前記ブラシレスモータの3つの電機子巻線の特定相に順
    次励磁をかけ、同ブラシレスモータを回転制御する際、
    各電機子巻線の端子電圧のうち、2つの電機子巻線の端
    子電圧の誘起電圧期間の波形をそれぞれ検出する第1お
    よび第2の誘起電圧期間波形検出手段と、前記端子電圧
    により最大電圧を検出する最大電圧検出手段と、該最大
    電圧を分圧する電圧調整手段と、該分圧した電圧と前記
    第1および第2の誘起電圧期間の波形とをそれぞれ比較
    して誘起電圧期間における仮想中性点をそれぞれ抽出す
    る第1および第3の比較手段と、該各仮想中性点の周波
    数を検出する第1および第2の周波数検出手段と、該各
    仮想中性点の周波数に基づいた第1および第2の鋸波信
    号(VS1,VS2)を発生する第1および第2の鋸波
    発生手段と、前記各周波数をそれぞれ電圧に変換し所定
    に分割した電圧(V1ないしV3およびV4ないしV
    6)を発生する第1および第2の比較電圧発生手段と、
    該各電圧(V1,V2,V3)と前記第1の鋸波信号
    (VS1)とをそれぞれ比較してタイミングを得る第2
    の比較手段と、前記各電圧(V4ないしV6)と前記第
    2の鋸波信号(VS2)とをそれぞれ比較してタイミン
    グを得る第4の比較手段とを備え、該得られたタイミン
    グを組み合わせて前記ブラシレスモータの回転子の位置
    検出信号を得るために必要なタイミングの点弧タイミン
    グパルスを得ることを特徴とするブラシレスモータの回
    転子位置検出装置。
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